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公開番号2021025717
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019144656
出願日20190806
発明の名称熱交換器
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人ゆうあい特許事務所
主分類F28F 1/30 20060101AFI20210125BHJP(熱交換一般)
要約【課題】コルゲートフィンの排水性を向上する。
【解決手段】フィン本体部13の表面には、隣り合う一方のチューブに接合された折曲部から隣り合う他方のチューブに接合された折曲部12に向かって延びる複数の溝部11が形成され、一方のチューブ20に接合された折曲部12と他方のチューブ20に接合された折曲部12との間の複数の溝部11の少なくとも1つの溝部の途中に、該溝部11の底部110からコルゲートフィン10の表面10aに向かって隆起する隆起部111が形成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
熱交換器であって、
第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、
前記チューブの内側を流れる前記第1の流体と前記チューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、
前記コルゲートフィンは、前記チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方の前記チューブに接合された前記折曲部と隣り合う他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、
前記フィン本体部の表面には、一方の前記チューブに接合された前記折曲部から他方の前記チューブに接合された前記折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部の少なくとも1つの前記溝部の途中には、該溝部の底部(110)から前記コルゲートフィンの表面(10a)に向かって隆起する隆起部(111)が形成されている熱交換器。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
前記隆起部は、前記溝部の底部から前記コルゲートフィンの表面まで隆起している請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部の途中に前記隆起部を少なくとも2つ備えた請求項1または2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記フィン本体部には、該フィン本体部の一部が切り起こされた複数のルーバー(14)が形成されており、
前記溝部が延びる方向と前記フィン本体部の表面に沿って直交する方向に進むにつれて前記隆起部が形成された領域が一方の前記チューブから他方の前記チューブに近づくように形成されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
【請求項5】
熱交換器であって、
第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、
前記チューブの内側を流れる前記第1の流体と前記チューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、
前記コルゲートフィンは、前記チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方の前記チューブに接合された前記折曲部と隣り合う他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、
前記フィン本体部には、隣り合う一方の前記チューブに接合された前記折曲部から隣り合う他方の前記チューブに接合された前記折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部は、所定長の溝幅を有し、
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部の少なくとも1つの前記溝部の途中には、前記所定長よりも溝幅の狭い狭幅部(112)が形成されている熱交換器。
【請求項6】
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部の途中に前記狭幅部を少なくとも2つ備えた請求項5に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記フィン本体部には、該フィン本体部の一部が切り起こされた複数のルーバー(14)が形成されており、
前記溝部が延びる方向と前記フィン本体部の表面に沿って直交する方向に進むにつれて前記狭幅部が形成された領域が一方の前記チューブから他方の前記チューブに近づくように形成されている請求項6に記載の熱交換器。
【請求項8】
熱交換器であって、
第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、
前記チューブの内側を流れる前記第1の流体と前記チューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、
前記コルゲートフィンは、前記チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方の前記チューブに接合された前記折曲部と隣り合う他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、
前記フィン本体部の表面には、一方の前記チューブに接合された前記折曲部から他方の前記チューブに接合された前記折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の隣り合う少なくとも2つの前記溝部の途中には、隣り合う少なくとも2つの前記溝部を集合させる集合部(113a)と、前記集合部に接続されて前記複数の溝部に分岐する分岐部(113b)と、が形成され、
前記集合部と前記分岐部との間に前記コルゲートフィンの表面の親水性を前記少なくとも2つの前記溝部が形成された部位よりも低減させる親水性低減部(113)が形成されている熱交換器。
【請求項9】
一方の前記チューブに接合された前記折曲部と他方の前記チューブに接合された前記折曲部との間の前記複数の溝部の途中に前記親水性低減部を少なくとも2つ備えた請求項8に記載の熱交換器。
【請求項10】
前記フィン本体部には、該フィン本体部の一部が切り起こされた複数のルーバー(14)が形成されており、
前記溝部が延びる方向と前記フィン本体部の表面に沿って直交する方向に進むにつれて前記親水性低減部が形成された領域が一方の前記チューブから他方の前記チューブに近づくように形成されている請求項8または9に記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器に関するものである。
続きを表示(約 7,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来、特許文献1に記載された熱交換器がある。この熱交換器は、複数の偏平管と、隣り合う偏平管の間に配設されるとともに偏平管と接合され、間隙を気流が通過するコルゲートフィンと、を備えている。コルゲートフィンの表面には、伝熱促進部としての複数のルーバーが形成され、コルゲートフィン上で、かつ、偏平管とコルゲートフィンの接合部と、複数のルーバーとの間に、流体経路が設けられている。この熱交換器は、コルゲートフィンの頂部上に滞留する水分が流体経路を通って鉛直下方へ流下するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013−245883号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1に記載されたものは、隣り合う2つの偏平管に挟まれたコルゲートフィンの中央部の凝縮水を効果的に排水することができない。
【0005】
そこで、図21に示すように、隣り合う2つのチューブ20の間に配置されたコルゲートフィン10の表面に親水性を高めるための複数の溝900を形成することが考えられる。このような複数の溝900を形成することによってコルゲートフィン10の表面の親水性が高まり、隣り合う2つのチューブ20に挟まれたコルゲートフィン10の中央部Cの凝縮水を効果的に排水することが可能となる。
【0006】
しかし、このような溝を形成した熱交換器は、上方からチューブ20を伝わってコルゲートフィン10に到達する凝縮水の量が少ないと、この凝縮水が複数の溝によって隣り合う2つのチューブ20に挟まれたコルゲートフィン10の中央部Cの方まで進水してしまう。このため、かえって排水性が低下してしまうといった問題がある。
【0007】
本発明は上記点に鑑みたもので、コルゲートフィンの排水性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、熱交換器であって、第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、チューブの内側を流れる第1の流体とチューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、コルゲートフィンは、チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方のチューブに接合された折曲部と隣り合う他方のチューブに接合された折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、フィン本体部の表面には、一方のチューブに接合された折曲部から他方のチューブに接合された折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の複数の溝部の少なくとも1つの溝部の途中には、該溝部の底部(110)からコルゲートフィンの表面(10a)に向かって隆起する隆起部(111)が形成されている。
【0009】
上記した構成によれば、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の複数の溝部の少なくとも1つの溝部の途中には、該溝部の底部(110)からコルゲートフィンの表面(10a)に向かって隆起する隆起部(111)が形成されているので、チューブからの凝縮水の流量が少ない場合にチューブからの凝縮水がコルゲートフィンにおける隣り合うチューブの間の中央部の方まで流れ込むのを抑制することができる。
【0010】
また、上記目的を達成するため、請求項5に記載の発明は、熱交換器であって、第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、チューブの内側を流れる第1の流体とチューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、コルゲートフィンは、チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方のチューブに接合された折曲部と隣り合う他方のチューブに接合された折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、フィン本体部には、隣り合う一方のチューブに接合された折曲部から隣り合う他方のチューブに接合された折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の複数の溝部は、所定長の溝幅を有し、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の複数の溝部の少なくとも1つの溝部の途中には、所定長よりも溝幅の狭い狭幅部(112)が形成されている。
【0011】
上記した構成によれば、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の複数の溝部の少なくとも1つの溝部の途中には、所定長よりも溝幅の狭い狭幅部(112)が形成されているので、チューブからの凝縮水の流量が少ない場合にチューブからの凝縮水がコルゲートフィンにおける隣り合うチューブの間の中央部の方まで流れ込むのを抑制することができる。
【0012】
また、上記目的を達成するため、請求項8に記載の発明は、熱交換器であって、第1の流体が流れる複数のチューブ(20)と、チューブの内側を流れる第1の流体とチューブの外側を流れる第2の流体との熱交換効率を高めるコルゲートフィン(10)と、を備え、コルゲートフィンは、チューブに接合された複数の折曲部(12)と、隣り合う一方のチューブに接合された折曲部と隣り合う他方のチューブに接合された折曲部との間に配置されたフィン本体部(13)と、を有し、フィン本体部の表面には、一方のチューブに接合された折曲部から他方のチューブに接合された折曲部に向かって延びる複数の溝部(11)が形成され、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の隣り合う少なくとも2つの溝部の途中には、隣り合う少なくとも2つの溝部を集合させる集合部(113a)と、集合部に接続されて複数の溝部に分岐する分岐部(113b)と、が形成され、集合部と分岐部との間にコルゲートフィンの表面の親水性を少なくとも2つの溝部よりも低減させる親水性低減部(113)が形成されている。
【0013】
上記した構成によれば、一方のチューブに接合された折曲部と他方のチューブに接合された折曲部との間の隣り合う少なくとも2つの溝部の途中には、隣り合う2つの溝部を集合させる集合部(113a)と、集合部に接続されて複数の溝部に分岐する分岐部(113b)と、が形成され、集合部と分岐部との間にコルゲートフィンの表面の親水性を少なくとも2つの溝部よりも低減させる親水性低減部(113)が形成されているので、チューブからの凝縮水の流量が少ない場合にチューブからの凝縮水がコルゲートフィンにおける隣り合うチューブの間の中央部の方まで流れ込むのを抑制することができる。
【0014】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施
形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
第1実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
熱交換器の部分拡大図である。
熱交換器の部分拡大図である。
コルゲートフィンの部分拡大図である。
図4中のV-V断面図である。
複数の溝部の途中に隆起部が形成されていない比較例における凝縮水の流れを示した図である。
複数の溝部の途中に隆起部が形成されていない比較例における凝縮水の流れを示した図である。
第1実施形態に係る熱交換器における凝縮水の流れを示した図である。
第1実施形態に係る熱交換器における凝縮水の様子を示した図である。
複数の溝部の途中に隆起部が形成されている構成における凝縮水の流れを示した図である。
複数の溝部の途中に隆起部が形成されている構成における凝縮水の様子を示した図である。
第2実施形態の熱交換器のコルゲートフィンの断面図であって、図5に対応する図である。
第3実施形態の熱交換器のコルゲートフィンの外観図であって、図4中の矢印XIII方向からフィン本体部13を見た図である。
第4実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンの外観図であって、図4中の矢印XIII方向からフィン本体部13を見た図である。
第5実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンの外観図であって、図4中の矢印XIII方向からフィン本体部13を見た図である。
第6実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンの外観図である。
第6実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンを模式的に表した図である。
第6実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンに凝縮水が溜まる領域を表した図である。
第6実施形態に係る熱交換器のコルゲートフィンに対する比較例である。
比較例のコルゲートフィンに凝縮水が溜まる領域を表した図である。
課題について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図面では、コルゲートフィンに設けられる溝部を示す線と、コルゲートフィンの断面を示すハッチングとの混同を避けるため、コルゲートフィンの断面を示すハッチングを省略している。
【0017】
(第1実施形態)
第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の熱交換器1は、例えば、車室内の空気調和を行う冷凍サイクルの一部を構成する蒸発器として使用されるものである。蒸発器は、冷凍サイクルを循環する第1の流体としての冷媒と、熱交換器1を通過する第2の流体としての空気との熱交換を行い、冷媒の蒸発潜熱により空気を冷却する。図1では、熱交換器1を通過する空気の流れ方向を矢印AFで示している。
【0018】
図1および図2に示すように、熱交換器1は、コルゲートフィン10、チューブ20、第1〜第4ヘッダタンク21〜24、外枠部材25および配管接続部材26などを備えている。これらの部材は、例えばアルミニウムから形成され、各部材同士がろう付けにより接合されている。
【0019】
複数のチューブ20は、空気の流れ方向に対し交差する方向に所定の間隔をあけて配列されている。また、複数のチューブ20は、空気流れ方向の上流側と下流側の2列に配列されている。複数のチューブ20はいずれも、一端から他端に亘り直線状に延びている。複数のチューブ20は、一方の端部が第1ヘッダタンク21または第2ヘッダタンク22に挿入され、他方の端部が第3ヘッダタンク23または第4ヘッダタンク24に挿入されている。第1〜第4ヘッダタンク21〜24は、複数のチューブ20に冷媒を分配し、また、複数のチューブ20から流入する冷媒を集合させるものである。
【0020】
複数のチューブ20同士の間に形成される複数の隙間には、空気が流れる空気通路が形成される。コルゲートフィン10は、その空気通路に設けられている。すなわち、本実施形態のコルゲートフィン10は、チューブ20の外側に設けられるアウターフィンである。コルゲートフィン10は、チューブ20の内側を流れる冷媒と、チューブ20の外側を流れる空気との伝熱面積を増大させることにより、冷媒と空気との熱交換効率を高めるものである。
【0021】
複数のチューブ20と複数のコルゲートフィン10とが交互に並ぶ方向の外側には、外枠部材25が設けられている。外枠部材25には、配管接続部材26が固定されている。配管接続部材26には、冷媒が供給される冷媒入口27と、冷媒を排出するための冷媒出口28が設けられている。冷媒入口27から第1ヘッダタンク21に流入した冷媒は、第1〜第4ヘッダタンク21〜24と複数のチューブ20を所定の経路で流れ、冷媒出口28から流出する。その際、第1〜第4ヘッダタンク21〜24と複数のチューブ20を流れる冷媒の蒸発潜熱により、コルゲートフィン10が設けられた空気通路を流れる空気が冷却される。
【0022】
図2および図3に、コルゲートフィン10の拡大図を示す。コルゲートフィン10は、板状部材100が所定間隔で折り曲げられた構成である。コルゲートフィン10は、複数の折曲部12およびフィン本体部13を有している。複数の折曲部12は、コルゲートフィン10を構成する板状部材100が所定間隔で折り曲げられた部位である。フィン本体部13は、その折曲部12と折曲部12との間に配置される部位である。フィン本体部13には、板状部材100の一部が切り起こされた複数のルーバー14が設けられている。コルゲートフィン10のチューブ20側の外壁と、チューブ20の外壁とは、ろう付けにより接合されている。
【0023】
コルゲートフィン10の表面には、親水性を高めるための複数の微細な溝部11が設けられている。具体的には、板状部材100の両面に複数の微細な溝部11が設けられている。複数の溝部11は、溝部11同士が所定の間隔をあけて並ぶように設けられている。なお、本実施形態で参照する各図面では、説明のため、コルゲートフィン10の表面に設けられる複数の溝部11を模式的に大きく示している。このことは、後述する第2〜第6実施形態で参照する図面においても同様である。
【0024】
複数の溝部11は、コルゲートフィン10の折曲部12およびフィン本体部13に設けられている。また、複数の溝部11は、ルーバー14にも設けられている。本実施形態では、複数の溝部11は、板状を成すフィン本体部13において、一方のチューブ20に接合された折曲部12から他方のチューブ20に接合された折曲部12に向かって延びるように形成されている。
【0025】
溝部11の幅は、10〜50μmが好ましい。溝部11の深さは、10μm以上が好ましい。溝部11のピッチは、50〜200μmが好ましい。これにより、コルゲートフィン10の表面の親水性を高くすることが可能である。コルゲートフィン10の表面の親水性が高くなると、コルゲートフィン10の排水性が向上し、コルゲートフィン10の表面に凝縮水が滞留することが抑制される。したがって、凝縮水の滞留により空気通路の通風抵抗が大きくなることが抑制されるので、熱交換器1は熱交換性能を高めることができる。
【0026】
本実施形態のコルゲートフィン10には、図3〜図5に示すように、2つのチューブ20と接合される2つの折曲部12の間の複数の溝部11の途中に2つの隆起部111が形成されている。2つの隆起部111は、コルゲートフィンの表面10aまで隆起している。これらの隆起部111により2つのチューブ20と接合される2つの折曲部12の間の複数の溝部11は2箇所で分断されている。
【0027】
図21に示したように、複数の溝部11の途中に本実施形態のような隆起部111が形成されていない構成では、凝縮水Wcの量が多い場合、チューブ20側で発生した凝縮水Wcは図6中の矢印FL1に示すように上方から下方へと流れる。また、コルゲートフィン10の2つのチューブ20の間の中央部の方にある凝縮水は複数の溝部11により図6中の矢印FL3に示すようにチューブ20側へと進水する。
【0028】
しかし、凝縮水Wcの量が少ない場合、図7中の矢印FL2に示すように複数の溝部11により、チューブ20側で発生した凝縮水Wcがコルゲートフィン10の2つのチューブ20の間の中央部の方まで進水してしまう。このため、かえって排水性が低下してしまう。
【0029】
これに対し、本実施形態のコルゲートフィン10は、図9に示すように、2つのチューブ20と接合される2つの折曲部12の間の複数の溝部11の途中に隆起部111が形成されている。
【0030】
したがって、凝縮水Wcの量が少ない場合、図8〜図9に示すように、チューブ20側で発生した凝縮水Wcがコルゲートフィン10の2つのチューブ20の間の中央部の方まで流れ込むのを抑制することができる。すなわち、複数の溝部11の途中に形成された隆起部111によりチューブ20側で発生した凝縮水Wcがコルゲートフィン10の2つのチューブ20の間の中央部の方まで進水するのが抑制される。
(【0031】以降は省略されています)

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